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1、? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/文章编号: 100926094 (2003) 0420060205城市生活垃圾处理处置现状分析张宪生1,沈吉敏1,厉伟1,解强1, 2(1中国矿业大学化工学院,江苏徐州221008;2中国矿业大学化学与环境工程学院,北京100083 )摘要:本文研究了国内外城市生活垃圾的产生量、 组成特点及其变化趋势,综述了城市生活垃圾的处理、 处置技术现状与研究进展,分析了我国在城市生活垃圾处理处置方面存在的问题及其原因,并对我
2、国城市生活垃圾处理处置的发展方向作了探讨。结果表明:在今后相当长的时间内,我国的垃圾处理方式将仍以填埋为主;堆肥也会占有一定比例;焚烧法由于其对垃圾减容减量效果好,无害化程度高,并能回收部分能量,加之我国城市垃圾中有机组分逐渐增高,热值相应增加,同时能用于填埋的土地越来越少,将成为我国城市垃圾处理的一种极具发展前景的方式 。关键词:环境工程;城市生活垃圾;处理;处置;焚烧中图分类号: X705文献标识码:A0引言随着我国城市数量增加,规模扩大,人口增多以及人民生活方式的变化和生活水平的提高,城市生活垃圾以年均增长率8. 98%的速度迅猛增加 。数量庞大的城市垃圾已对城市及城市周围的生态环境构成
3、日趋严重的威胁:全国668座城市中至少有200座以上处于垃圾的包围之中1 ;在城市周围历年堆存的生活垃圾量已达60亿T ,侵占了约5亿多m2的土地;垃圾直接堆放和简易填埋场向大气释放大量的有害气体,其中还含有致癌、 致畸物29 ,垃圾在堆放腐败过程中产生大量酸性和碱性有机污染物,并溶解出其中的重金属,形成有机物 、 重金属和病原微生物三位一体的污染源。 此外,垃圾堆积场爆炸事故不断发生,造成重大损失1015 。 因而,城市生活垃圾的处理处置问题,是关系到保护和改善生活和生态环境,防治污染,改变传统发展模式,使经济发展与环境保护相协调的重要内容之一。了解垃圾的处理处置现状,分析各种处理处置方法的
4、优缺点,是结合国情制定垃圾处理处置技术路线的必需依据。1国内外城市生活垃圾的产生情况1. 1国外城市生活垃圾产生量据国际环境保护组织提供的资料,全球每年产生的垃圾为51010T,其中美国所产生的生活垃圾量占首位,从1960年至2000年美国人均日产垃圾从1. 01 kg递增到1 . 68 kg,提高了近1 . 7倍16 ;日本年产垃圾1亿T ,位居亚洲之首;德国年人均产垃圾约为800 kg ,为世界人均之最17 ;印度城市孟买全城居民为8 . 23106人,每年产生垃圾达1 . 15106T18 。纵观世界各国的垃圾产生量1618 ,基本有以下3个特征:1)各国人均垃圾产生量各有不同,但基本都
5、在1 kgd左右; 2)越是经济发达的国家,垃圾的产生量越大; 3)近几年来,一些发达国家如美 、 德、 日等国的垃圾产生总量在往年逐渐增加的基础上出现了一定回落,原因是这些国家采取了对垃圾实行源头削减的管理政策。1 . 2我国城市生活垃圾产生量1979年以来,我国城市生活垃圾的产生量以每年平均9%的速度增加19, 20 , 2001年城市生活垃圾的清运量已经达到7835万T21 。大、 中城市,尤其是特大城市的人均垃圾产生量相对较高,其城市垃圾的增长速度有的已经高达20%22 。图1给出了我国不同类型或地域城市人均垃圾排放量比较23 ;图2给出了统计城市数与垃圾清运量随年份变化趋势24 ;图
6、3给出城市非农业人口与人均垃圾产生量随年份的变化趋势24 。图1我国不同类型或地域城市人均垃圾排放量比较Fig. 1Waste generationof differen t area in Chi na图2统计城市数与垃圾清运量随年份变化趋势F ig . 2Trends of cities stat.and disposed wastes由图13可知,随着城市的扩大、 城市非农业人口的增第3卷第4期2003年8月安全与环境学报Journalof Safety and EnvironmentV ol. 3, N o. 4O ct , 2003收稿日期: 2003201206作者简介:张宪生(1
7、972-) ,男,工程师,在读研究生,从事城市生活垃圾处理处置技术研究;解强,教授,从事城市生活垃圾处理处置技术、 洁净煤技术研究 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/多,我国城市生活垃圾生产量呈稳步上升态势。 南方城市的人均垃圾排放量
8、明显低于北方城市,直辖市和省会城市在全国垃圾产生量中占有重要比例。 政府环保意识增强,垃圾清运量有所增加 。2国内外城市垃圾的组成2. 1国外垃圾组成由于地区差异,工业发达程度和生活水平不同,不同的国家和地区有着不同的垃圾组成。 另外,即使在同一国家的同一地区,由于年度 、 季节变化,垃圾的组成也会有所不同。 表1给出了世界前6位发达国家城市垃圾物理构成成分统计18 。图3城市非农业人口 、 人均垃圾产生量随年份变化趋势F ig . 3Trends of urban un-ruralpopulationand per capita generation表1世界前6位发达国家城市垃圾物理构成成分
9、统计Table 1Compositionof M S Wof formersix developed countr iesCountryPaperGlassM etalPlasticsRubbertextileW oodFoodscrapsYardtrimm ingsO thersU SA43. 06. 18. 811 . 84. 42 . 27. 616. 50. 8Japan53. 15. 32. 89. 3-4 . 311 . 4-0. 1Germany42. 05. 06. 09. 0-8 . 028 . 2-France30. 014 . 07. 010 . 06. 03 . 025
10、 . 0-5. 0England35. 511 . 06. 07. 1-5 . 026 . 0-Italy18. 04. 03. 04. 04. 0-28 . 0-2. 2国内垃圾组成我国城市的垃圾成分受城市居民生活水平、 民用燃料结构 、生活习惯和地理条件的影响有较大的差异。 图4为燃气区不同城市的垃圾组分24 ,图5为燃煤区不同城市的垃圾组分24 。图4燃气区不同城市垃圾组分F ig . 4Compositionof M S Wfrom gas con su me region由图4和5可以看出,对于同一城市,燃气区垃圾中的有机组分含量相对较高,无机组分含量相对较低;而燃煤区则相反 。3城
11、市生活垃圾的处理处置技术3. 1现有的城市生活垃圾处理处置技术2426 垃圾处理方法按处理工艺不同分为物理方法、 化学方法及生物化学方法3类。 就处理对象而言,又分为混合垃圾处理、 单一成分垃圾处理 。 通常是以其处理方式不同来划分,主要有5种:填埋、 堆肥、 焚烧、 热解和固化 。图5燃煤区不同城市垃圾组成F ig. 5Compositionof M S W from coal consu me region3 . 1 . 1垃圾填埋处理垃圾填埋处理分为传统填埋与卫生填埋两类。 传统填埋法实际上是在自然条件下,利用坑 、 塘、 洼地,将垃圾集中堆置在一起,不加掩盖,未进行灭菌 、 除臭、 防
12、污染等处理的堆填。 卫生填埋法是采用工程技术措施,防止产生污染及危害环境的土地处理方法 。3 . 1 . 2垃圾堆肥处理垃圾堆肥处理是在有控制的条件下,依靠自然界广泛分布的微生物,使垃圾中有机成分分解,转化为腐植土状的有机肥或土壤改良剂 。 垃圾堆肥处置按需氧程度分为厌氧堆肥与好氧堆肥;按温度范围分为中温堆肥与高温堆肥;按技术条件又分为露162003年8月张宪生,等:城市生活垃圾处理处置现状分析名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - -
13、 - - - ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/天堆肥(长堆)与封闭机械装置堆肥。3. 1. 3垃圾焚烧处理垃圾焚烧处理,一般是指将垃圾作为固体燃料送入垃圾焚烧炉中,垃圾中的可燃成分与空气中的氧进行剧烈的化学反应放出热量,转化成高温的燃烧气和量少而性质稳定的固定残渣,燃烧气可以作为热能回收利用,性质稳定的残渣可直接填埋。 采用焚烧工艺处理垃圾能以最快的速度实现无害化、 稳定化、 资源化和减量化的最终目标27 。一般当垃圾热值高于4 000 kJkg
14、,同时土地资源有限时,应优先采用焚烧法处理28, 29,该种处理方法在工业发达国家中被广泛应用。3. 1. 4垃圾热解处理热解法是利用垃圾中有机物的热不稳定性在隔绝空气条件下对垃圾进行加热,使其中的有机物产生热裂解的一种方法。3. 1. 5固化处理固化处理是把水泥、 沥青、 塑料、 石膏、 水玻璃等凝结剂同固体废弃物加以混合进行固化,或是在城市垃圾中加入硅酸钠、 粘土之类的添加剂一起烧结固化(玻璃化) ,使得城市垃圾中所含的有害物质封闭在固化体内不易浸出,从而达到稳定化 、 无害化的目的 。3. 1. 6各种处理方法比较填埋处理:造价省,减容但占用大量土地,资源化利用率很低,容易对周边环境造成
15、影响。焚烧处理:减容90% ,减量75%左右,能最大限度地消灭有毒有害病菌,防止恶臭,节约土地资源,同时回收电能 、 热能,是非常有发展前景的垃圾处理方式;但是,其造价高,且传统的垃圾焚烧处理存在二口 恶英二次污染和高温氯腐蚀等问题。堆肥处理:能实现一定程度的垃圾资源化利用;但由于它的效率低,制造期长,不适应垃圾产生量的迅速增长。热解处理:控制适当的操作条件,能迅速达到减容减量,并有效地控制二恶英污染;但由于其首期投资大且以分类收集、 垃圾的热值较高为前提,限制了它的应用和推广。固化处理:工艺简单,首批投资费用较低,能有效地封闭垃圾中的有害物质,可以用来处理各种城市垃圾;但其减量效果差,且对有
16、毒垃圾的处理工艺较复杂,成本高 。3. 2国外城市垃圾处理处置现状国外垃圾处理技术已由低级发展到高级阶段,即由原来简单的堆弃 、 填埋、 任意往江河湖海倾倒、 露天焚烧及简易垃圾焚烧炉焚烧,发展到了用先进的环境卫生工程科学技术处理垃圾。经过多年的实践、 试验、 比较和发展,国外形成的垃圾处理方法基本上是填埋 、 堆肥、 焚烧和热解气化4种。 图6给出了发达国家城市生活垃圾处理方法所占比例18 。由图6可以看出,在发达国家中,填埋和焚烧占有很大比例,这不仅与各国的国情有关,而且与这些技术的工艺特点和投资成本也是分不开的。 对于一些小国家,如日本 、 新加坡 、 瑞士、卢森堡等国,由于其国土少,土
17、地相当珍贵,焚烧技术的广泛采用可以达到迅速减容减量的效果;而对于澳大利亚 、 英国、 美国、西班牙 、 意大利 、 挪威、 瑞典、 荷兰等国,填埋技术比较成熟,所以更多地采用了填埋处理。 另外,一些经济发达国家如美国、 瑞士、瑞典其生活垃圾中可回收利用成分较多且有政府的大力支持,所以其垃圾的回收也占有一定比重。图6发达国家城市生活垃圾处理方法所占比例F ig . 6M S W disposal proportionin developed countr ies3 . 3国内城市垃圾处理处置现状目前,我国城市垃圾处置的最主要方式是填埋,约占全部处置总量的70%以上;其次是高温堆肥,约占20%以上
18、;焚烧量甚微30 。3 . 3 . 1我国城市生活垃圾的卫生填埋我国的卫生填埋历史不到20年。 长期以来采用随意堆放,任其自然分解,使得问题越来越多,主要表现在: 1)生活垃圾中的有机物 、 病原性微生物 、 重金属三位一体的污染源,严重污染水环境; 2)城市生活垃圾在堆放场或填埋场中产生的大量沼气,具有易燃和易爆性,既对周围的大气环境造成污染,也成为爆炸和火灾的隐患; 3)城市生活垃圾产生量的迅猛增加以及没有很好的利用压实技术,使得一些垃圾填埋厂未到设计使用年限就已填满,加之用于填埋的土地越来越少,使得填埋技术的使用受到越来越多的限制。3 . 3 . 2我国城市生活垃圾的堆肥化处理在我国,初
19、期的垃圾堆肥化处理技术是将垃圾露天堆积,表面用土壤覆盖,在厌氧或自然通风的条件下进行发酵,得到的产品简单筛分后作为农用肥。 改革后,虽然我国在上海、 杭州、 无锡、 天津、 重庆等地陆续建成一批城市生活垃圾的机械化连续堆肥化设施,取得了较好的处理效果;但由于我国城市生活垃圾未分类,玻璃、 塑料等杂质多,造成堆肥效率低,成本高等缺点,加之堆肥产品销售不畅,使得堆肥厂的建设工作不易进一步扩展。3 . 3 . 3我国城市生活垃圾的焚烧处理我国在生活垃圾焚烧技术的研究方面,起步比较晚,在 “八五” 期间才被列为国家科技攻关项目,目前仅有深圳 、 广州、 上海等极少数城市采用 。 当前制约我国垃圾焚烧技
20、术进一步推广的因素主要有:城市生活垃圾中灰渣含量较高,造成垃圾的低位热值较低(不大于3 344 kJkg);焚烧技术成本高,并且国内尚未系统掌握垃圾焚烧技术。尽管如此,由于焚烧法具有减容减量效果好,无害化程度高的特点,将成为我国高效能源化利用处理城市生活垃圾主要方式。 随着我国经济的不断发展,有利于垃圾焚烧应用和推广的各26安全与环境学报第3卷第4期名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - ? 1994-2010 Chin
21、a Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/种因素也日趋成熟。 近年来我国城市生活垃圾中有机可燃组分比例不断增加,垃圾(或经简单处理后的垃圾)的低位发热量基本满足了不添加外来燃料能自行维持燃烧的要求,如深圳市垃圾低位发热量据检测最高可达7 200 kJ kg31 ;北京、 上海、 广州以及沿海一些大中城市垃圾热值已达4 500 kJ kg以上;内地一些中等城市垃圾热值也在4 000kJ kg以上;一些小城市的垃圾经筛选等简单预处理后热值也可达到4 000 kJ kg32, 33。我国大多数
22、城市土地资源相对缺乏,迫切需求一种减容减量程度高,无害化效果好的垃圾处理技术。 如今,北京、 上海、 广州、 厦门、 北海、 沈阳等地正引进国外先进技术和设备建设大型垃圾焚烧厂,一些中小城市也逐渐将投建垃圾焚烧厂列入议事日程。4我国城市垃圾处理处置展望由于我国经济 、 技术相对还比较落后,在今后相当长的时间内,仍将以垃圾填埋技术为主;但其比例将稳步下降,同时填埋场中卫生填埋的比例将会明显上升。 生活垃圾堆肥处理技术因其有良好的减量化和资源化效果,将会重新得到重视,其在生活垃圾处理中的比例也会逐步增加;但堆肥产品市场不容乐观。 经济的不断发展,人民生活水平的日益提高以及城市能源结构的优化,使得利
23、于焚烧技术的因素不断增多,焚烧技术在我国的应用前景越来越广阔: 1)近年来,城市生活垃圾中有机可燃组分比例不断增加,垃圾(或经简单处理后的垃圾)的低位发热量基本满足了焚烧的要求,给我国城市垃圾的焚烧处理奠定了基础;2)我国大多数城市土地资源相对缺乏,政府又非常重视包括环保、 环卫在内的基础建设,为焚烧处理城市垃圾提供了可能性;3)焚烧技术作为传统的垃圾处理方法 填埋法的一种有效替代措施,已被越来越多的事实所证实,也为焚烧技术在我国的推广提供了可行性。 特别地,一些高校和科学院所正在积极研究、 探讨的垃圾焚烧新工艺,随着科技进步也将逐渐推向工业化,经济可行的垃圾高效洁净能源化(主要是焚烧)处理技
24、术将成为我国城市生活垃圾处理的主要方式。References (参考文献) :1Gao Guang (高光) , Dong Yaw en(董雅文) , Jin H aobo (金浩波) ,et al.Researches on counter m easures of m unicipal waste dispo saland m anagementJ .U rban E nv ironm ent and U rban E cology(城市环境与城市生态) , 2000, 13( 2):3941 2 M a X iaoqian (马 晓茜).Producingand contro l of
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45、sof m unici pal solid w aste (M SW ) in typ ical cities all overthe w o rld ,the m ethods and techno logies availablefo r dispo sal and treatm ent of M SW , and the p rogress in research and developm ent of thesetechno logies asw ell , w as given in th is paper.Furthermo re, bo th issues and the cau
46、ses resultedin these issues in m anagem ent ofM S Win Ch ina w ere discussed.It is concludedthat in a ratherlong tim e in futurelandfillw ill be the dom inant w ay in the treatm entof M SWin Ch ina, m eanwhile propo rti on of M S Wdispo sal by m eans of sanitarylandfillw illincrease gradually . A lt
47、houghcompo stof M SW w ill also p lay an i m po rtantrole, its app licati on is dependent on its p roducts distribution. A s incinerati on can reduceMS Wvolum e by up to 90% and decrease M SW w eigh t by 75% , w hen the fo llow ing facto rs,such as stable increase of heatingvalue ofM S Win china,rap
48、 id decrease of land suitablefo r landfilling,are taken into account ,it is self evidentthat incinerati on w ill be ap rom ising techno logy fo r the treatm ent of M SWin Ch ina.Key words : munici pal solid w aste; dispo sal;treatm ent ; incinerati onCLCnumber : X 705Docum ent code: AArticleID:1009-
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